01 · 核心业务

细胞基因编辑服务

基于CRISPR/Cas9、碱基编辑(ABE/CBE)、先导编辑(PE)等前沿技术,提供基因敲除(KO)、精确点突变、基因敲入(KI)、过表达稳转株及iPSC基因编辑等完整细胞改造服务,支持RNP电转、慢病毒等多种递送方式。

CRISPR/Cas9 KO 碱基编辑 ABE/CBE 先导编辑 PE 基因敲入 KI iPSC编辑 单克隆筛选 RNP电转 CRISPR文库筛选

技术背景与基本原理

细菌与古菌中的 CRISPR-Cas 原本用于抵御噬菌体核酸;对 II 型系统的生化解析(包含 Cas9 与 tracrRNA 加工)表明单链向导 RNA 即可介导 Cas9 在 PAM 邻近位点产生双链断裂。Jinek 等 2012 年展示体外可编程切割后,多个团队于 2013 年将其推广至人类细胞,使“任意靶点+简单分子交付”的编辑成为可能,在 ZFN/TALEN 之后显著降低了基因打靶的门槛。细胞内 DSB 主要经 NHEJ(易 indel、利于敲除)或 HDR/微同源修复(在供体存在时实现精确点突变与敲入),效率受细胞类型、周期与供体设计约束。

碱基编辑与先导编辑的演进

2016–2017 年,胞嘧啶碱基编辑(CBE)与腺嘌呤碱基编辑(ABE)被证明可在无完整 DSB 下完成部分转换,减轻易位等结构变异顾虑;2019 年先导编辑(PE)在 pegRNA 与逆转录机制下实现更灵活的多样编辑类型。RNP 递送、化学修饰 gRNA 与缩短 Cas9 暴露时间,是对脱靶和免疫原性进行工程控制的常见方向。

服务场景与科学意义

细胞系与 iPSC 的定向编辑,支撑疾病机制、药物靶点验证及细胞治疗用主细胞库构建;全基因组与靶向 CRISPR 文库则用于无偏筛选。IND 前通常需与脱靶、染色体及拷贝数等安全性数据联合设计。

服务项目

覆盖从载体构建到单克隆鉴定的全流程细胞基因编辑服务,适用于多种细胞类型与科研场景。

基因敲除(KO)

利用CRISPR/Cas9引入靶基因的frameshift突变,实现功能性基因敲除。常用于建立疾病模型、功能验证及文库筛选。

  • 适用细胞:293T、HeLa、Jurkat、HCT116、原代T细胞等
  • 递送方式:质粒转染、RNP电转、慢病毒
  • 鉴定:Sanger测序 + ICE分析、扩增子NGS、Western blot
  • 可提供单克隆KO细胞株

精确点突变(碱基编辑 BE)

ABE(腺嘌呤碱基编辑器)和CBE(胞嘧啶碱基编辑器)实现A→G或C→T精确单碱基置换,无需双链断裂(DSB),降低基因组不稳定性风险。

  • Komor et al., Nature 2016(CBE);Gaudelli et al., Nature 2017(ABE)
  • 适用于SNP引入、疾病突变建模、功能结构域分析
  • 编辑窗口:protospacer 4–8位(CBE)/ 4–7位(ABE)

先导编辑(Prime Editing)

先导编辑(PE)通过pegRNA介导的逆转录实现所有12类单碱基置换及小片段indel插入/缺失,拓展了碱基编辑的适用范围。

  • Anzalone et al., Nature 2019
  • 可实现1–44 bp精确插入,最多80 bp缺失
  • 不依赖DSB,降低大片段缺失与染色体重排风险

基因敲入(KI)/ 过表达稳转株

通过HDR模板精准插入外源序列(如荧光蛋白、功能域、loxP位点),或利用慢病毒整合建立稳定过表达细胞株。

  • HDR效率因细胞类型与靶位点而异,通常在分裂期细胞中较高
  • 慢病毒稳转:单拷贝或多拷贝整合,嘌呤霉素/潮霉素抗性筛选
  • 荧光报告株:GFP/mCherry/luciferase等

iPSC基因编辑

人源诱导多能干细胞(iPSC)兼具无限增殖与多向分化潜能,是疾病建模与细胞治疗的重要平台。提供iPSC KO/点突变/KI一体化服务。

  • 递送:RNP电转(Lonza 4D-Nucleofector或类似系统)
  • 克隆筛选:有限稀释法,多克隆NGS鉴定
  • 质控:基因组完整性(WES)、核型分析、多能性标志物检测

CRISPR文库筛选

全基因组或靶向sgRNA文库病毒感染后进行正向/负向筛选,通过高通量测序定量各sgRNA的富集/耗尽程度,解析基因功能与药物靶点。

  • 文库类型:Brunello、GeCKOv2等商业KO文库;定制靶向文库
  • 筛选方式:生长优势/劣势筛选、荧光报告筛选、药物耐受筛选
  • 数据分析:MAGeCK流程(Li et al., Genome Biology 2014)

服务流程

标准细胞基因编辑项目周期约3–8周,视服务类型与细胞株而定。

01
靶点设计

sgRNA/pegRNA设计与特异性评估

02
载体/RNP构建

质粒克隆或RNP蛋白合成

03
细胞递送

电转/脂质体/病毒感染

04
单克隆筛选

有限稀释或FACS分选

05
基因型鉴定

Sanger/NGS测序确认

06
报告交付

完整实验报告与细胞样品

主要递送技术参数

不同递送方式适用于不同细胞类型,我们根据实验需求推荐最优方案。

递送方式适用细胞优势注意事项
RNP电转原代T细胞、HSC、iPSC瞬时表达、低脱靶、高效率需专用电转仪器
质粒脂质体转染293T、HeLa等贴壁细胞操作简单、成本低持续表达可能增加脱靶
慢病毒感染难转染细胞、文库筛选高整合效率、适合长期研究随机整合、需MOI控制
腺相关病毒(AAV)神经元、肝细胞、肌肉细胞低免疫原性、体内递送载量限制(<4.7 kb)

参考文献

内容依据公开论文,不构成对具体服务结果的承诺。

Doudna JA, Charpentier E. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science. 2014;346(6213):1258096意义与启发:以综述形式系统提出 CRISPR-Cas9 在生物医学中的变革潜力,是理解该技术从原核免疫到全领域应用的重要入口。
Komor AC, et al. Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage. Nature. 2016;533:420–424意义与启发:首次在哺乳动物细胞中实现不依赖 DSB 的 C→T(G→A)单碱基编辑框架,为点突变与疾病模型提供了与 Cas9 切割不同的技术路径。
Gaudelli NM, et al. Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage. Nature. 2017;551:464–471意义与启发:与 CBE 互补的腺嘌呤介导编辑,将单碱基编辑覆盖面扩展到 A·T 向 G·C 的转换,拓展遗传病点突变与功能分析场景。
Anzalone AV, et al. Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature. 2019;576:149–157意义与启发:在 pegRNA-逆转录机制下实现多种编辑结果,为“无需双链断裂”的复杂精确编辑提供统一思路与实验范式。
Li W, et al. MAGeCK enables robust identification of essential genes from genome-scale CRISPR/Cas9 knockout screens. Genome Biology. 2014;15:554意义与启发:为高通量敲除/筛选数据的统计与排序提供常用工具,使全基因组/通路文库筛选的命中基因鉴定具有可复现的统计基础。

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